三峡水库汛期泥沙淤积对坝前水位的滞后响应

河床演变中普遍存在着滞后现象,而以往的三峡水库泥沙研究对滞后现象鲜有考虑。为深入认识三峡水库运行带来的泥沙淤积特征,建立了考虑上游来沙和坝前水位双重影响的泥沙淤积滞后响应模型。基于2003—2017年实测水沙资料,分析了三峡入库水沙特性及汛期泥沙淤积特点,利用滞后响应模型探究了汛期泥沙淤积的滞后规律。结果表明:2003—2012年入库水沙呈现“大水带大沙,少水带少沙”的特点,汛期淤积随坝前水位抬升而增加;2013—2017年入库水沙关系的一致性发生变化,受上游梯级库群拦沙影响,汛期淤积减缓。三峡水库汛期累计淤积与5年线性叠加坝前水位之间有较好的相关关系,汛期淤积不仅与当年来沙和坝前水位运行有关,也与前4年的来沙和坝前水位调度有关。     

洞庭湖泥沙淤积数值模拟模式

在确保沙量守恒的非恒定流、非均匀沙的二维水沙数学模型的基础上,通过洞庭湖水沙输运和河床变形计算实践,比较了两种冲泻质与床沙质的转化模式,提出了包括冲泻质在内的泥沙淤积模式和水沙动边界计算模式.从洞庭湖泥沙输运和河床变形计算的结果看,洞庭湖泥沙淤积数值模式具有较好的稳定性和较高的模拟精度,说明所建湖泊泥沙模型的良好性能和具有推广运用的前景.     

新疆皮山河水沙特征分析

新疆皮山河中上游尚未建设控制性的水利工程,水沙变化特征因素基本处于天然状态下.利用皮山水文基本站50年的水文资料运用水文统计分析方法,从洪水峰量、输沙量与年径流、洪水与泥沙成因等方面分析水沙变化特性,水沙变化成因,为合理开发利用皮山河水沙资源提供参考.     

渭河下游泥沙淤积原因及减淤措施

三门峡建库以来,渭河下游泥沙淤积严重,分析其原因,主要受水沙条件和潼关高程的影响.针对渭河下游的泥沙问题,本文提出了在上游干支流上修建水库,进行调水调沙;在下游降低潼关高程,有利于渭河下游的水沙排泄的基本对策.     

洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤特征及三峡水库对其影响

长江中游江湖关系复杂,分布有中国第一、二大淡水湖泊,江湖关系演变对防洪、生态等影响重大。通过分析反应长江中游洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤的实测水沙和地形资料,初步掌握了湖区泥沙冲淤特征及主要影响因素,并着重探讨了三峡水库蓄水对两湖泥沙冲淤的影响。结果表明,近10年洞庭湖和鄱阳湖湖区泥沙淤积速度明显减缓,部分年份出现冲刷,其中洞庭湖湖区泥沙沉积率下降主要由来沙减少引起,三峡水库拦沙作用的影响明显;鄱阳湖区冲刷主要集中在入江水道,采砂活动影响显著,三峡水库蓄水影响尚不明显。     

鲁北平原区河道悬移质泥沙规律浅析

分析了鲁北平原主要排洪河道悬移质泥沙的来源、组成、年内、年际变化及沿程变化规律，水沙关系，输沙量与年径流量、年降水量之间的关系。指出鲁北平原河道泥沙主要有两大来源：一是流域产沙；二是引黄客沙，其中引黄客沙是鲁北平原河道泥沙的主要来源，引黄客沙的大量进入，不但改变了河流泥沙形势，而且加剧了河道淤积，使各河行洪能力较70年代降低了40％～70％。鲁北平原区河流泥沙的输沙量年际变化较大，与年径流量的丰枯变化有较明显的相应性；输沙量年内分配极不均匀，主要集中在汛期（6～9月）。     

长江中下游江湖关系演变趋势数值模拟

以长江中下游防洪系统为对象,概述了在大型复杂防洪系统洪水行为数值模拟基础上,成功地将长江中下游洪水演进数学模型转化为面向长江防洪系统防洪规划方案评估需求的长江中下游江湖水沙演变的数学模型.为适应防洪规划方案论证涉及江湖水沙相互制衡相互关联客观情况,建立了面向江湖水沙关系及其演变的数学模型.针对长江中下游江湖水沙运动特点,在水沙数值模拟的范围内侧重对下荆江河道冲刷、荆江三口分流分沙模式、洞庭湖泥沙淤积、江湖耦合等环节进行了讨论,提出了合理可行的数值处理方法.模拟结果较好反映了江湖水沙演变规律,主要成果已应用于长江中下游防洪规划和防汛调度方案中.     

长江上游近期水沙变化特点及其趋势分析

对长江上游主要控制站水沙量进行了统计分析。近期长江上游水沙变化特点主要表现为:与1990年前相比,1991-2002年宜昌站年均减少沙量约1.3亿t;金沙江屏山站年均增加沙量约0.35亿t,其占宜昌站的百分数由51.8%增加到71.9%;嘉陵江北碚站年均减少沙量约0.985亿t,占宜昌站的百分数由25.7%减小至9.1%。采用滑动平均法以及Spearman秩次相关检验和线性回归检验等方法,对屏山、北碚和宜昌等3站水沙变化趋势进行了分析,分析结果表明:宜昌站径流量无趋势性变化,但输沙量有减小趋势;北碚站水沙减小趋势均较为明显;屏山站径流量无趋势变化,但输沙量有一定的增大趋势。另外还对影响长江上游水沙变化的降水量、水土保持措施、水库拦沙以及人类活动增沙等主要因素进行了分析。     

黄河中游区水沙时空分布及衰减分析

对黄河中游区水沙序列进行了分阶段季节统计分析，对比研究了２０多个流域的雨～水－沙关系，计算了各阶段水沙衰减量以及由于雨水衰减影响和水土保持工作影响的减沙量所占比重，对比分析了不同流域水沙变化状况，结果表明，８０年代以来，绝大多数站年输沙量大幅度衰减，主要是水土保持（包括水利工程措施）发挥了作用。     

黄河减水减沙之计算

邻近河流的水沙过程有相似性，流域内实施水利水土保持以后这种相似性受到破坏，利用此种关系我们于１９８６年用类比法计算水利、水保每年减少入黄泥沙２．９７亿ｔ。近来，又进一步算出水利水保工程使７０年代的入黄泥沙每年减少３．２４亿ｔ。     

液压传感间接测量水位计的研制及其应用

压力式水位计在水文自动测报系统中很难推广的主要原因是泥沙对传感器的影响,泥沙不但会使传感器测量精度达不到测验要求,而且由于泥沙淤积还会给水位计的日常维护带来很大不便。目前进口传感器测量精度高、稳定性能好,但仍避免不了泥沙的影响。针对这一问题,提出了一种新型压力式水位计———液压传感间接测量水位计,该水位计解决了泥沙对压力式水位计的影响,是一种具有很大发展前景的水位测量仪器。     

长江入海水沙变化的回归分析

根据大通站1951－1999年的流量和输沙率的资料，对流量－输沙率之间做了回归分析，指出多年平均月均流量－输沙率之间的相关性、各年月均流量－输沙量之间的相关性、各月月均流量－输沙率之间年际变化相关性和年均流量－输沙率之间的相关性。最后还分析了大通站的水沙变化趋势，得出两者变化趋势的规律。     

用部分流量权重法推算断面平均含沙量方法的探讨

水文测验中输沙率测验工作是一项非常繁琐而费时的工作，针对不同类型的测验断面试图探讨一种利用部分流量权重法推算断面平均含沙量的方法．以便比较完整掌握断面平均含沙量变化过程，增加断沙测验次数，提高断沙测验精度。供生产和实际工作中应用。     

床面附近泥沙运动的分析

基于水、沙两相的分相测量试验结果,分析了床面附近泥沙颗粒的脉动和力学特性,指出床面附近的泥沙运动有着特殊的力学机制:颗粒相具有较强的非湍流脉动,其产生的脉动应力对颗粒的运动起着重要作用。论述了沙粒在水流中从推移运动到扬起悬浮的物理过程,讨论了过去一些理论中存在的问题和不足,概括了泥沙颗粒在水流中从床面扬起的基本模式,运用两相流理论分析了沙粒在水流中扬起的动力学机理。根据颗粒运动的垂向动量平衡原理,对泥沙颗粒的垂向浓度分布规律作了新的分析解释。证实了除浓度梯度之外,颗粒相的垂向脉动强度梯度也是泥沙扩散的重要扩散势,进一步揭示了悬移质浓度垂线分布存在两种类型的内在机理。     

泥沙起动概率的高速摄影测量方法

为了通过实验测量泥沙起动概率,基于封闭槽道内开展的泥沙起动实验,系统论述了基于高速摄影的起动概率测量方法所涉及的起动概率定义、相机采样频率、图像处理方法、起动比例与运动比例的关系等关键问题.根据泥沙在水流紊动猝发作用下起动的物理机制,定义实测起动概率为单个紊动猝发周期内,从一定面积床面上冲刷外移的泥沙比例.根据推移质运动概念模型,提出高速图片拍摄间隔应小于推移质运动的中间时间尺度,以捕获泥沙的每一次起动.在高速图像处理时,通过连续两帧图片之间的灰度差实现运动比例的无偏差提取.进一步分析表明,运动泥沙可处于起动、止动或滑翔状态,运动比例等于起动比例、止动比例和滑翔比例之和,起动比例与运动比例之比等于两张图片之间的时间间隔除以推移质运动的中间时间尺度.基于上述关键技术,将高速摄影测量方法用于泥沙起动概率的测量,结果表明,临界起动水流条件时,床沙处于少量起动现象,对应的临界起动概率与窦国仁所推导的2.28%接近.     

一种现场测定海底沉积物渗透系数的新方法

介绍了潮间带地区,海潮引起海水位变动时,一种原位测定海底沉积物渗透系数的新方法.该方法不仅可以测定海底沉积物水平和垂向的渗透系数,还可对海底沉积物中任意倾斜方向的渗透系数给予测定,这一点是传统测定沉积物渗透系数的方法所无法达到的.通过所测数据,我们可以画出表征含水层渗透系数的椭圆,从而确定海底沉积物各相异性的性质,这一结果对于研究地下水流动、河水泄流及海底沉积物中污染物的运移意义十分重大.该方法能有效的用于不同海洋地质情况,并且相比颗粒分析、渗透仪、和抽水试验等其他方法更经济,更实用.     

基于B超成像的泥沙起动流速测量方法

床面上泥沙颗粒的起动测量一直是泥沙运动规律研究的难题。为此,提出了一种基于B超成像技术的泥沙起动流速测量方法。在模型试验水槽中,该方法利用B超仪获取水下地形及其附近粒子的运行图像,通过图像处理技术分析统计床面附近运动粒子的成像光斑个数,并分析其与流速之间的关系。结果表明,B超成像光斑个数在泥沙起动过程中存在一个突变过程,且该突变过程与泥沙起动运动相对应,可用来判定泥沙起动及其对应的起动流速,并利用该流速下的床面地形变化验证了该方法的正确性。该方法具有无扰动无干扰、适合于清水和浑水、易于实现自动化测量的特点。     

珠江流域主要河流泥沙变化分析

选用珠江流域主要河流的58个泥沙站1956～2000年连续观测的泥沙资料,按河流水系分不同的区域对主要河流含沙量和河流输沙量的时空分布规律进行分析研究。结果表明:大多数河流的含沙量较小,由于径流量大,输沙量较大;含沙量在区域上的分布呈西部大于东部、西南部大于西北部,东南部与东北部差别不大的特征;主要河流西江、北江、东江含沙量沿程变化呈现从上游往下游递减的规律;产沙量最大的区域是南盘江和北盘江,西江上游区域是流域泥沙的主要来源;汛期输沙量占全年的90%以上。虽然各区域不同时期输沙量有所增减,但全流域输沙总量较稳定;西江上游红水河和东江水利工程的兴建对河流泥沙的拦蓄明显,造成下游河段的含沙量明显减小。     

澜沧江-湄公河流域产输沙和水库拦沙研究存在问题分析

澜沧江-湄公河是中国与东南亚地区重要的跨境河流，其泥沙问题涉及流域内各国的生态、农业、渔业、航运、海岸侵蚀等诸多领域，近年来下游输沙量持续减少，受到广泛关注。综述了澜沧江-湄公河泥沙研究的争论焦点，包括全流域主产沙区的位置，湄公河干流水文站点间实测输沙量异常变化关系以及人类活动对泥沙过程的影响。系统梳理了现有研究中存在的主要问题，包括下湄公河泥沙观测数据质量不高、全流域总输沙量1.60亿t/a的数据基础存疑、水文模拟的时空分辨率不足、未考虑土地利用变化的影响和悬移质之外的泥沙研究不充分等，在此基础上提出了进一步研究建议。     

刚性植被区域床面泥沙起动特性

为研究植被环境中床面泥沙起动特性,以天然河道中的植被及沙床为原型,对刚性植被环境中床面形态变化及泥沙起动规律进行了试验研究,并采用单位床面空间平均流速表述植被环境中泥沙的起动流速。研究结果表明,淹没植被条件下动床床面泥沙运动可分为3个阶段,即静止、部分起动及全部起动阶段,定义第3个阶段为刚性植被环境中泥沙起动的标准;推导的淹没刚性植被环境中的泥沙起动流速半经验函数关系式可以表述植被环境中泥沙起动特性,其中植被因子F_v对泥沙起动的影响最明显;植被密度一定时,植株周围冲坑深与空间平均流速成线性关系。研究认为采用植被环境中单位床面空间平均流速表述泥沙起动特性的方法是可行的。